APLICAÇÃO DE SORO DO LEITE NA PRODUÇÃO DE FILMES E REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS PARA PROLONGAR A VIDA ÚTIL DOS ALIMENTOS

Capítulo de livro publicado no livro: Ciência e tecnologia de alimentos: Pesquisas e avanços. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/9786585062060-19

Este trabalho foi escrito por:

Lucas Silva Peixoto^{1 *}; Rutinéia Martins Freitas ¹   ; Carolina Lilibeth Carvalho de Pinho² ; Clistiane Santos Santana¹ ; Jaqueline Gomes¹ ; Viviane Patrícia Romani³ ; Daniel Emanuel Cabral de Oliveira³  

*Autor correspondente (Corresponding author)–Email: [email protected]

¹ Discente do Programa de Pós-Graduação do Mestrado Profissional em Tecnologia de Alimentos do Instituto Federal Goiano, Campus Rio Verde/Goiás

² Discente do Programa de Pós-Graduação do Doutorado em Engenharia de Alimentos da Universidade Federal do Paraná, Campus Curitiba/Paraná

³ Docente do Programa de Pós-Graduação do Mestrado Profissional em Tecnologia de Alimentos do Instituto Federal Goiano, Campus Iporá/Goiás

Resumo: Nos últimos anos, o número de inovações em embalagens de alimentos está aumentando devido ao crescente interesse do consumidor por alimentos seguros e mais naturais. Filmes comestíveis para alimentos podem ser usados como revestimentos ou filmes flexíveis em materiais de embalagem para reduzir a degradação dos alimentos, protegendo-os de danos físicos e/ou microbiológicos. Os filmes e revestimentos comestíveis à base de proteínas possuem a capacidade de manter a textura, reduzir a perda de umidade, aroma e nutrientes dos alimentos. O soro de leite tem ganhado espaço nas pesquisas devido à sua capacidade de suas proteínas formarem filmes e revestimentos com funções de embalagem. O objetivo desta revisão de literatura é investigar o uso de soro do leite como filmes e revestimentos na conservação de alimentos.

Palavras–chave: coberturas comestíveis; conservação de alimentos; soro do leite.

INTRODUÇÃO

A qualidade e a segurança dos alimentos sempre foram preocupações importantes para fabricantes e pesquisadores. Por isso, novas tecnologias estão constantemente sendo investigadas para superar os desafios existentes (1). O número de inovações em embalagens de alimentos também está se acelerando nos últimos anos devido ao crescente interesse do consumidor por produtos alimentícios naturais, de alta qualidade, seguros e com longa vida útil (2). Variedade de técnicas de preservação pode ser usada para minimizar a deterioração de produtos perecíveis, como frutas e vegetais frescos, que sofrem redução da vida útil e perda de qualidade nutricional rapidamente durante o armazenamento (3). Os avanços tecnológicos no desenvolvimento de materiais biodegradáveis facilitaram muito a implantação de filmes e revestimentos comestíveis inovadores e funcionais como materiais de embalagem sendo uma realidade de sucesso pelo fato de aliarem os conceitos de sustentabilidade, bioeconomia e redução de desperdício e preservação ambiental (4,2,5). Um filme comestível é geralmente definido como uma fina camada de material comestível sobre ou entre os ingredientes alimentares, sendo uma grande vantagem deste tipo de embalagem alimentar é que pode ser consumida juntamente com os alimentos, reduzindo assim o desperdício (2). Estes podem ser como revestimentos, filmes flexíveis ou camadas de separação em materiais de embalagem. Podem ser usados tanto para reduzir a degradação dos alimentos, quanto para protegê-los de danos físicos e microbianos. Além disso, também podem minimizar algumas alterações físicas indesejadas nos alimentos devido às influências ambientais (6).

Dentre as moléculas usadas na elaboração das matrizes de filmes e revestimentos, quanto são usadas as proteínas, são considerados materiais seguros para aplicação direta em superfícies de alimentos ou para permanecer em contato visando manter a integridade do produto, sua qualidade e prolongar a vida útil (7). Dentre as fontes de proteínas, o soro de leite ganhou espaço nas pesquisas devido à sua capacidade de formar filmes e revestimentos que desempenham satisfatoriamente as funções de embalagem. Neste contexto, essa revisão bibliográfica aborda uso de proteína soro de leite no desenvolvimento de filmes e revestimentos aplicados na conservação de alimentos com frutas, legumes e produtos de origem animal.

PROTEÍNAS DO SORO DE LEITE

Como subproduto da fabricação de queijos, a proteína de soro de leite apresenta excelentes características, como alto custo-benefício, biodegradabilidade, alto valor nutricional e boa capacidade de formação de filmes. Por isso, sua aplicação em embalagens e revestimentos de alimentos tem atraído cada vez mais atenção (8).

            As proteínas do soro são uma mistura de proteínas, principalmente β-lactoglobulina, α-lactalbumina e albumina de soro bovino, que existem como proteínas globulares no estado nativo. A funcionalidade destas proteínas depende fortemente de sua composição, e também de vários outros fatores, incluindo temperatura e pH (9). O pH desempenha um papel específico e importante na desnaturação de proteínas, pois afeta a carga da proteína, que por sua vez afeta as interações eletrostáticas intramoleculares e a agregação de proteínas (10). As pesquisas têm se concentrado no mecanismo de desnaturação da proteína de soro de leite e nas condições como o pH, temperatura, força iônica e entre outras possibilidades que o afetam (9). Esses fatores estão fortemente relacionados com a elaboração e as propriedades dos filmes para embalagens de alimentos.

As proteínas de soro de leite estão disponíveis na forma de proteína isolada do soro de leite, concentrado de proteína de soro de leite e hidrolisados de proteína de soro de leite. A proteína isolada do soro de leite, por exemplo, contém >90% de proteína e os principais componentes são α-lactalbumina e β-lactoglobulina. A pesquisa sobre o uso da proteína de soro de leite tem se concentrado principalmente em suas propriedades químicas, bioquímicas e bioativas para uso em alimentos, biotecnologia, produtos farmacêuticos e no desenvolvimento de materiais biodegradáveis (11).

Os filmes elaborados a partir das proteínas do soro de leite apresentam algumas vantagens. Por exemplo, são materiais transparentes, flexíveis, resilientes e têm melhores propriedades de barreira à transferência de oxigênio contra a permeabilidade a gases, óleo e compostos aromáticos em relação a outras proteínas de alimentos (12,8). Tais características tornam estes filmes promissores para aplicação em uma ampla variedade de produtos alimentícios, conforme discutido a seguir.

APLICABILIDADE DE REVESTIMENTOS E/OU FILMES DE PROTEÍNA DO SORO DE LEITE

            Filmes e revestimentos comestíveis baseados em componentes naturais, como o soro de leite, garantem uma abordagem mais sustentável para manutenção e enriquecimento da qualidade e prazo de validade dos produtos alimentícios (13). Em relação a sua estrutura, os filmes comestíveis de soro de leite são uma rede de polímero seco com uma estrutura tridimensional semelhante a um gel (14). No quadro 1 estão apresentadas aplicações de revestimento e filmes com base em proteínas do soro do leite em hortaliças, frutas, pescados e carnes e derivados lácteos.

Quadro 1 – Aplicações de filmes e revestimentos elaborados a partir das proteínas de soro de leite.

Produto	Tempo de Armazenamento	Formulação	Conclusão	Autores
Queijo Quasha	8 dias	Proteína de soro de leite e proteína de soja, glicerol, óleo essencial Manjerona (Origanum majorana L.) e extrato tomilho (Thymus vulgaris L.)	Óleo essencial e extrato de tomilho incorporados em matrizes de filme parecem suprimir o crescimento micelial e a esporulação de Aspergillus niger. Boas características físicas e mecânicas. Os filmes com menor concentração de proteína hidrolisados por enzimas podem ser considerados como potenciais matrizes alternativas para carrear óleos essenciais e extratos de ervas para revestimento de queijos.	(7)
Queijo de pasta mole	60 dias	Concentrado de proteína de soro de leite, glicerol e extratos aquosos de alecrim (Rosmarinus officinalis L.) e sálvia (Salvia officinalis)	A aplicação de filmes à base de proteína isolada do soro de leite incorporados com infusão de alecrim e sálvia como material de embalagem de queijo macio foi capaz de proteger o queijo macio de deterioração ou bactérias patogênicas.	(15)
Alho (Allium sativum L.)	45 dias	Proteína de soro de leite, zeína e glicerol	Filmes comestíveis à base de proteína do leite e zeína melhoraram a vida útil no armazenamento de dentes de alho descascados a 15 °C.	(12)
Banana (Musa acuminata L.)	7 dias	Proteína isolada de soro de leite, polissacarídeo de jujuba (Ziziphus jujuba Mill.) e nanocristais de amido	Os filmes de bionanocompósitos podem preservar frutos de banana com qualidade físico-química e microbiana favoráveis durante o armazenamento.	(16)
Tomate (Solanum lycopersicum)	15 dias	Proteína isolada soro de leite, goma xantana, monoesterato de glicerol e óleo de cravo (Syzygium aromaticum)	O efeito combinado de revestimentos à base de isolado de proteína de soro de leite, goma xantana e óleo de cravo é o método bem-sucedido e eficaz para prolongar a vida útil, mantendo os atributos de qualidade do tomate durante o armazenamento de 15 dias. enquanto as amostras não revestidas foram aceitáveis até o dia 10.	(17)
Castanha européia (Castanea sativa)	6 meses	Três revestimentos comestíveis – proteína isolada do soro de leite + glicerol; quitosana + glicerol; alginato + glicerol	Todas as amostras revestidas, assim como o controle, tiveram comportamentos semelhantes para umidade, acidez titulável e atividade de água durante todo o armazenamento. Os revestimentos de quitosana exibiram o menor crescimento de microrganismos durante 6 meses de armazenamento, parecendo ser uma técnica de preservação promissora.	(18)
Bifes de robalo asiático (Lates calcarifer)	30 dias	Combinação de imersão prévia em água ativada por plasma antes do revestimento de extrato bruto de gengibre (Zingiber officinale) e proteína isolada do soro de leite	Revestimento associado com o plasma demonstrou ser um método eficaz para prolongar a vida útil do bife de robalo asiático pronto para cozinhar durante o armazenamento refrigerado.	(19)
Peru minimamente processado	6 dias	Proteínas do soro de leite e quitosana, suplementados com suco de cranberry (Vaccinium spp.) ou marmelo (Chaenomeles spp.)	Os filmes comestíveis de proteína de soro de leite e quitosana suplementados com suco de cranberry ou marmelo e colocados em peru fresco protegeram a carne de peru da deterioração microbiológica e retardaram o desenvolvimento de microrganismos patogênicos S. Typhimurium, E. coli e C. jejuniempedaços de peru frescos e revestidos por pelo menos seis dias.	(20)
Carne de cordeiro fresca	15 dias	Proteína isolada do soro de leite e nanofibras de celulose para incorporação de nanopartículas de dióxido de enxofre e óleo essencial de alecrim (Rosmarinus officinalis L.)	Eficaz na redução da deterioração microbiana, oxidação lipídica e lipólise, estendendo assim a vida útil da carne de cordeiro durante o armazenamento refrigerado.	(21)
Ovos	8 Semanas	Proteína isolada do soro de leite, nanopartículas de montmorilonita de sódio e metabissulfito de sódio	Os ovos revestidos apresentaram excelente qualidade e alta estabilidade de espuma por até 5 semanas de armazenamento, indicando que o revestimento pode eliminar parcialmente a necessidade de refrigeração, sem comprometer a qualidade dos ovos frescos.	(22)

Fontes: Os autores

Conforme pode ser visualizado na Quadro 1, os filmes/revestimentos de soro de leite vem comumente sendo adicionados de compostos ativos, caracterizando-os como materiais ativos. Dentre eles cita-se a  utilização de extratos aquosos e óleos essenciais (OE) na formulação de revestimentos e filmes com os queijos quasha (OE de manjerona e extrato de tomilho), queijo de pasta mole (extratos aquosos de alecrim e sálvia), frutos como tomate (OE de cravo), subprodutos de pescado como bifes de robalo asiático (extrato de Zingiber officinale), carnes de aves e ovinos sendo aplicado suco em pedaços de peru minimamente processados (suco de cranberry ou marmelo) e carne de cordeiro fresca (óleo essencial de alecrim Rosmarinus officinalis L.). Essa finalidade de filmes ou revestimento à base de proteínas de soro de leite com aditivos antioxidantes e/ou antimicrobianos produzidos de forma natural e sustentável também recebeu atenção considerável nos últimos anos, sendo sustentada devido a crescente necessidade de abordagens ecológicas para novos materiais funcionais (23).

Em relação aos derivados lácteos, nos estudos com queijos destaca-se que as proteínas de soro de leite e as proteínas de soja estão entre as proteínas mais populares usadas para a formação de filmes e/ou revestimentos (7). As proteínas globulares presentes nestas matérias-primas são solúveis em água e mantidas juntas por ligações de hidrogênio, iônicas, hidrofóbicas e covalentes. Beta-lacloglobulina (β-lg), alfa-lactalbumina (α-La) e albumina de soro bovino (BSA) são as principais frações protéicas presentes no soro de leite, enquanto a beta-conglicinina e a glicinina são as principais frações protéicas da soja (7). Com base nos estudos avaliados, coberturas comestíveis podem ser usadas para controlar o sabor, cor e valor nutricional do queijo; apresentam ainda a possibilidade de serem consumidas com o queijo para evitar o desperdício e, no caso dos filmes à base de proteína do soro do leite, desta forma podem aumentar a ingestão e o valor da proteína (15).

Conforme verificado na literatura, a incorporação de nanopartículas em materiais de embalagem pode melhorar significativamente a resistência mecânica, a estabilidade térmica e as propriedades de barreira das embalagens de alimentos para obter o melhor efeito de manutenção do frescor (24). Na formulação de filmes e/ou revestimentos nos estudos apresentados (Quadro 1) verificarm-se em frutos como banana o uso de nanocristais de amido, em derivados de aves como nos ovos o emprego de nanopartículas de montmorilonita de sódio e metabissulfito de sódio, em derivados de ovinos como a carne de cordeiro fresca a aplicação de nanofibras de celulose para incorporação de nanopartículas de dióxido de enxofre e OE alecrim. Os filmes nanocompósitos desenvolvidos nestes estudos podem ser adequados para aplicação como materiais de embalagem ativos na indústria de alimentos. Além de manter a segurança e a qualidade dos produtos, também atuam reduzindo o desperdício de alimentos e doenças transmitidas por alimentos, o que traz benefícios tanto econômicos quanto para a saúde dos consumidores (21).

Em alguns estudos os produtos alimentícios, como pedaços de peru minimamente processados e castanha europeia, observou-se a presença de quitosana na formulação. Polissacarídeos como a quitosana e o alginato são utilizados para colaborar com as propriedades dos materiais produzidos e melhorar sua performance como embalagem aplicada para aumento da vida útil de produtos (25,26). Particularmente, os revestimentos de quitosana mostraram ter atividade antifúngica e propriedades antimicrobianas durante o armazenamento, o que é promissor para evitar reações de degradação dos alimentos e o desenvolvimento de microrganismos (18,27,28).

Outras bases como a proteína zeína e o polissacarídeo goma xantana são encontradas separadamente em algumas formulações. Torun e Ozdmir (12) corroboram em seus estudos comparando o revestimento de proteína do leite e a zeína na conversação de alhos embora ambos os filmes comestíveis tenham efeitos semelhantes nas propriedades físico-químicas dos dentes de alho, o filme de zeína proporcionou melhor preservação do que a proteína do leite, exceto o teor de alicina. Devido à menor permeabilidade ao vapor de água dos filmes de zeína em comparação com a proteína do leite, as amostras perderam menos peso e preservaram a dureza, sendo que os filmes de zeína podem bloquear melhor a transmissão de vapor de água e voláteis (12). Entretanto, é importante considerar que eles têm certas desvantagens, em relação a fragilidade e rigidez (29).

A goma xantana fornece textura, viscosidade, liberação de sabor, aparência e propriedades de condicionamento de água exigidas nos produtos alimentícios atuais (30). Nos estudos Kumar e Saini (17) com o tomate, os revestimentos com goma xantana atingiram teor de acidez titulável de 0,384% em relação à amostra controle (0,448%) em que há maior perda de acidez do tomate. O melhor revestimento entre todos foi de goma xantana, pois a redução percentual na acidez titulável relatada é a mais baixa nesta em relação ao a proteína isolada de soro de leite e a formulação de proteína isolada do soro do leite, goma xantana e óleo essencial (17).

Verificou-se também que os filmes e revestimentos apenas com soro de leite e sem compostos ativos ajudaram a aumentar a vida útil de alguns produtos. A proteína isolada do soro do leite tratada termicamente e hidrolisada sem adição de óleo ou extrato exibiu a melhor proteção contra a perda de umidade e endurecimento do queijo quasha (7). No estudo com o queijo pasta mole a diminuição das leveduras também foi visualmente evidente a partir do dia 21 nas amostras controle (sem nenhum revestimento). No grupo de queijos com película comestível sem extratos vegetais, as colônias de levedura começaram a aparecer no grupo em 31 dias, sendo 10 dias após o grupo controle (15). No estudo com o alho (Allium sativum L.), a perda de peso e textura mostraram que as amostras revestidas com proteína do leite podem ser armazenadas por 10 dias, enquanto as amostras revestidas com zeína podem ser armazenadas por 15 dias a 15 °C (12). No experimento envolvendo o tomate, o tratamento com apenas revestimento da proteína isolada do soro do leite reteve significativamente dos sólidos solúveis totais (SST) 5,01 °Brix em contraste com a amostra de controle de 5,81 °Brix na qual o SST aumentou rapidamente com o armazenamento. Desta forma, o revestimento reduziu a produção de etileno, diminuiu a taxa de respiração e retardou a síntese e utilização de metabólitos, o que levou a um menor SST (17).  

            Em comparação a outras matérias-primas de origem alimentícia, as proteínas de soro de leite possuem algumas características superiores e outras inferiores. Entretanto, é importante considerar que o soro de leite é uma das matérias-primas mais avançadas na produção industrial de materiais de embalagem. As preocupações ambientais e a demanda do consumidor por alimentos sustentáveis, saudáveis e seguros levaram as indústrias a se concentrar no desenvolvimento de materiais de embalagem comestíveis, especialmente a proteína de soro de leite, por ser um biopolímero comestível, biodegradável e ecológico (14). Os filmes e coberturas comestíveis à base de soro de leite têm grande potencial como materiais funcionais para alimentos para garantir a sua segurança e a qualidade, enquanto contribuem com a preservação do meio ambiente.

CONCLUSÕES

O soro do leite tem sido uma alternativa promissora para substituição de materiais convencionais no desenvolvimento de embalagens. Os filmes e revestimentos comestíveis à base dessas proteínas possuem a capacidade de manter a textura, reduzir a perda de umidade, aroma e nutrientes. Sua aplicabilidade se deve ao fato de serem mecanicamente resistentes e atuarem como barreira, garantindo a segurança dos alimentos. Além disso, podendo ter função antimicrobiana e antioxidante quando adicionados de compostos bioativos. Sendo assim, o uso de filmes e revestimentos comestíveis à base de soro de leite é uma técnica promissora para melhorar a qualidade dos alimentos, sejam estes minimamente processados ou in natura. Resultados promissores vêm sendo apresentados pelas pesquisas, entretanto são importantes mais estudos para compreender e alavancar a aceitação destas novas tecnologias pelos consumidores e ampliar seu uso em larga escala. 

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

(CNPq), ao Instituto Federal Goiano, Universidade Federal do Paraná e Instituto Federal do Mato Grosso do Sul pelo apoio financeiro.

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